自1859年以來，人們已經觀察到離子在狹窄通道中沿壓力驅動水流運動，這被稱為下游離子傳輸，以誘導流動電位，并使各種水力發電裝置的產生成為可能。近日，清華大學丘陵、郭萬林、南京航空航天大學殷俊、仇虎報道了由二維納米通道中上游質子擴散產生的電能。
本文要點：
1) 作者發現，在MXene/聚乙烯醇薄膜的二維納米通道中，與水流相反的質子運動被稱為上游質子擴散，其也可以用來發電。滲透到通道中的水導致質子從通道表面上的官能團解離，導致通道內質子濃度高，從而驅動上游質子擴散。
2) 結合通道中的緩慢水擴散，5μl的小水滴可以產生~400 mV的電壓超過330分鐘。得益于薄膜的超薄和柔性，作者構建了一種可穿戴設備，其可用于從人體皮膚汗液中收集能量。
Heyi Xia et.al Electricity generated by upstream proton diffusion in two-dimensional nanochannels Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01691-5
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01691-5
